Påvirkningsfaktorer for superhydrofilicitet af TiO2-overflader
1. UV-lys bestrålingstid og intensitet
Generelt øges størrelsen af den hydrofile zone på TiO2-overfladen, og størrelsen af den lipofile zone falder, efterhånden som lyseksponeringstiden øges. Stigningen i størrelsen af den hydrofile zone er befordrende for at forbedre overfladens hydrofile egenskaber, og faldet i størrelsen af den lipofile zone øger den kapillære tyngdekraft, som er befordrende for udvidelsen af olie på TiO2-overfladen. Når de hydrofile og oleofile zoner når det kritiske punkt, det vil sige, at det to-file fænomen vand og olie kan realiseres på den samme overflade, kan kontaktvinklen for både vand og olie nå 0 grad, og super hydrofile og superoleofile egenskaber fremkommer; når lyseksponeringstiden fortsætter med at stige, vil størrelsen af den hydrofile zone stige yderligere, og overfladen kan stadig forblive superhydrofil, men kontaktvinklen med olie øges; når eksponeringstiden for UV-lys er for lang, vil kontaktvinklen mellem overfladen og vandet også stige, det vil sige, at den lange UV-bestråling ikke får overfladen til at blive mere hydrofil og lipofil.
UV-intensiteten påvirker også TiO2-overfladens superhydrofile egenskaber. Hvis UV-intensiteten er lavere end 20mW/c㎡, kan den lange UV-bestråling ikke gøre TiO2-overfladen hydrofil, hvilket hovedsageligt skyldes, at den lave UV-energi ikke kan excitere TiO2-valensbåndets elektronspring, det er også svært at danne overflademanglen på forbindelsestilstand.
2, TiO2 krystal overflade
TiO2 forskellig enkeltkrystaloverflade superhydrofil forskning viser, at TiO2 [ll0) overflade og (100) overflade end ({{10}}O1) overflade er mere modtagelige for lysexcitation, så overfladen har superhydrofile egenskaber. Såsom i 40mW/cm2 lys, l0mm inden for (1l0) overflade og (001) overflade og kontaktvinklen for vand op til 0 grader. Og (001) overflade er påkrævet 40min, hvilket primært skyldes TiO2, hver krystaloverflade har en anden titanium koordinationsstruktur. På (110) krystalfladen er halvdelen af titaniumionerne i en fem-ligandstruktur, med thorium et titanium forbundet til hinanden ved at danne bro over oxygen, og den anden halvdel er i en seks-ligandstruktur. På (100) krystalplanet er alle titaniumionerne i en pentakoordineret afløftende oxygenstruktur, mens {001) krystalplanet er i samme originale arrangement som TiO2 krystalinteriøret, med thorium frit som en tetra- koordineret struktur. Sammenlignet med andre iltstrukturer har broens ilt en højere position på overfladen, er energimæssigt mere reaktiv og frigives lettere ved oxidation for at danne overflade ilttomheder. Dannelsen af andre iltdefekter vil forårsage større gitterforvrængning, og kræver derfor en større ekstern reaktionsenergi
3. Omgivende atmosfære
TiO2(110)-enkeltkrystallerne er placeret i henholdsvis luft og oxygenatmosfære. Under UV-bestråling reduceres kontaktvinklen mellem enkeltkrystaloverfladen og vand i luft hurtigt, og en høj hydrofil tilstand kan nås på relativt kort tid. I iltatmosfæren falder kontaktvinklen langsomt til 35 grader, når mætning er nået. Tilsvarende kan TiO2 krystallinske overflader, der er blevet hydrofiliseret, opretholde en hydrofil tilstand i luft i flere dage, mens de i en oxygenatmosfære hurtigt ændrer sig til en hydrofob tilstand. Dette er hovedsageligt på grund af tilstedeværelsen af ilt er ikke befordrende for generering af ilt ledige stillinger, og vil ikke danne mere kemisorberet vand i overfladen, genereret af overfladen kemisorberet vand vil også blive erstattet af ilt og genoprette den tidligere hydrofobe tilstand, som er ikke befordrende for generering og vedligeholdelse af overfladehydrofilicitet.
4, varmebehandling
Det hydrofobe overflade TiO2 varmebehandles ved 150 grader, og overfladen bliver gradvist hydrofil, med en kontaktvinkel på O grader med vand på omkring 400 grader. Dette betyder, at TiO2 udviser god hydrofilicitet. Det vil sige, at ydeevnen af god hydrofilicitet TiO2-overflade før og efter varmebehandling af vandbefugtningsændringer kan skyldes dannelsen af den samme overfladedefekttilstand med lysbestrålingsforhold, det vil sige dannelsen af en ikke-kemisk andel af TiO2 overfladestruktur, som er befordrende for adsorption af vand i, det vil sige brugen af varmebehandling kan også stimulere eller genoprette overfladen superhydrofil.
